DE102016209604B4 - Halbleitervorrichtung und Leistungswandlungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung, aufweisend:ein Gehäuse (12);ein Schaltungssubstrat (30), das in dem Gehäuse (12) angeordnet ist und eine elektrische Schaltung darauf ausgebildet aufweist; undeine Mehrzahl von Anschlüssen (50), die mit einem Abstand voneinander in dem Gehäuse (12) angeordnet sind, wobei jeder Anschluss aufweist:einen Basisbereich (51), der elektrisch mit der elektrischen Schaltung in dem Gehäuse (12) verbunden ist; undeinen Rumpfbereich (53), der dadurch abgewinkelt ist, dass eine Biegekante (52) zwischen dem Basisbereich (51) und dem Rumpfbereich (53) so ausgebildet ist, dass der Rumpfbereich (53) von dem Basisbereich (51) an dem Ende des Basisbereichs (51) ansteigt, wobei der Rumpfbereich (53) einen Einpress-Bereich (54) an seinem entfernten Ende ausgebildet aufweist,wobei die Biegekante (52) schräg zu einer Längsachse des Basisbereichs (51) ist, undwobei Rückbildungs-Richtungen, in welche sich die Einpress-Bereiche (54) von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, zwischen jedem benachbarten Paar der Anschlüsse (50) voneinander abgewandt sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und eine Leistungswandlungsvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Als ein herkömmliches Verfahren zum Herstellung von Verbindungen zwischen einer gedruckten Leiterplatte (PCB) und externen Anschlüssen ist ein Verfahren des Einführens von Anschlüssen mit einem Lötmittel in Durchgangsbohrungen und anschließendes Löten der Anschlüsse verwendet worden. Mit der steigenden Nachfrage nach einer lötmittellosen Verbindung in den letzten Jahren wird die Aufmerksamkeit jedoch nicht auf das Lötverfahren sondern auf Einpress-Verbinden gerichtet. Beim Einpress-Verbinden werden Kontakte zwischen einer gedruckten Leiterplatte und Anschlüssen durch Kontaktdruck in den Einpress-Anschlüssen hergestellt.
  • Eine Technik des Bereitstellens einer Verengungsstruktur in einem Bereich eines Einpress-Anschlusses wird zum Beispiel in 8 der WO 2014/132803 A1 beschrieben. Eine Oberfläche eines Einpress-Bereichs kann durch Verdrehen des Einpress-Bereichs an dieser Verengungsstruktur in einem gewünschten Winkel ausgerichtet sein.
  • Die vorstehend beschriebene konventionelle Struktur ermöglicht, dass ein Druck durch Verdrehen auf den Einpress-Anschluss wirkt. Übermäßiger Druck wird im Gegensatz dazu in dem Fall verursacht, in welchem der Anschluss nicht verdreht ist, was zu einer Reduzierung einer Festigkeit des Einpress-Anschlusses führt.
  • US 2014 / 0 199 861 A1 offenbart ein elektrisches Modul welches ein Gehäuse, mindestens eine elektrische Komponente, die innerhalb des Gehäuses montiert ist, und einen elektrischen Presspassungskontakt umfasst. Der elektrische Einpresskontakt ist teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und hat einen Einpressabschnitt und einen Anschlagabschnitt an seinem distalen Ende und einen Befestigungsabschnitt an seinem proximalen Ende. Der Montageabschnitt ist elektrisch mit der elektrischen Komponente gekoppelt. Der Einpressabschnitt ist außerhalb des Gehäuses angeordnet, so dass der Anschlagabschnitt in der Lage ist, eine Bewegung des Einpressabschnitts in das Gehäuse zu blockieren, wenn eine Einpresskraft auf den Einpresskontakt ausgeübt wird.
  • US 4 393 581 A offenbart einen Chipträger, bei dem dessen Zuleitungen zu einem eng beabstandeten Muster ausgebildet sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Angesichts des vorstehenden Problems ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Einpress-Anschluss, der in der Lage ist, eine Oberfläche eines Einpress-Bereichs in einem gewünschten Winkel auszurichten, und der eine hohe Festigkeit aufweist, eine Halbleitervorrichtung, welche den Einpress-Anschluss aufweist, eine Leistungswandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung des Einpress-Anschlusses zur Verfügung zu stellen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung vollständiger ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Einpress-Anschlussplatte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2A ist eine schematische Darstellung, die eine Einpress-Anschlussplatte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2B ist eine schematische Darstellung, die eine Einpress-Anschlussplatte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2C ist eine schematische Darstellung, die eine Einpress-Anschlussplatte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 3A zeigt einen Einpress-Anschluss;
    • 3B zeigt eine Reihe einer Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen;
    • 3C zeigt eine Reihe einer Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen;
    • 4 ist eine schematische Darstellung, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 5 ist eine schematische Darstellung, die die Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 6 ist eine Draufsicht der gedruckten Leiterplatte;
    • 7 ist eine Seitenansicht der gedruckten Leiterplatte;
    • 8 ist eine schematische Darstellung, die eine Halbleitervorrichtung gemäß dem nicht erfindungsgemäßen vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 9 ist eine schematische Darstellung, die einen Lötanschluss gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 10 ist eine schematische Darstellung, die einen Lötanschluss gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 11 ist eine schematische Darstellung, die eine Einpress-Anschlussplatte gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 12 ist eine schematische Darstellung, die eine Einpress-Anschlussplatte gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 13 ist eine schematische Darstellung, die einen Einpress-Anschluss gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 14 ist eine schematische Darstellung, die einen Einpress-Anschluss gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 15 ist eine schematische Darstellung, die Halbleitervorrichtungen gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 16 ist eine schematische Darstellung, die Halbleitervorrichtungen gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt;
    • 17 ist eine schematische Darstellung zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse gemäß dem vergleichenden Beispiel;
    • 18 ist eine schematische Darstellung zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse gemäß dem vergleichenden Beispiel;
    • 19 ist eine schematische Darstellung zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse gemäß dem vergleichenden Beispiel;
    • 20 ist eine schematische Darstellung zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse gemäß dem vergleichenden Beispiel;
    • 21 ist eine schematische Darstellung zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse gemäß dem vergleichenden Beispiel;
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ein nicht erfindungsgemäßes vergleichendes Beispiel, das mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu vergleichen ist, wird zuerst beschrieben.
  • 8 ist eine schematische Darstellung, die eine Halbleitervorrichtung gemäß dem nicht erfindungsgemäßen vergleichenden Beispiel zeigt, das mit der Ausführungsform zu vergleichen ist. 8 zeigt den internen Aufbau einer intelligenten Halbleitervorrichtung (IPM), die eine gedruckte Leiterplatte 14 enthält. 9 und 10 sind schematische Darstellungen, die einen Lötanschluss 250 (Übertragungsanschluss 250) gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigen, das mit der Ausführungsform zu vergleichen ist. Die in 8 gezeigte Halbleitervorrichtung weist ein Gehäuse 12, eine aus Kupfer bestehende Basisplatte 16, Halbleiterelemente (Halbleiter-Chips) 32, ein Substrat (isolierendes Substrat) 30 und Drähte 22 auf. Die Lötanschlüsse 250 und die Halbleiterelemente 32 sind durch die Drähte 22 elektrisch miteinander verbunden.
  • Mit der wachsenden Nachfrage nach lötmittellosen Verbindungen in den letzten Jahren wird die Aufmerksamkeit jedoch nicht auf ein Lötverfahren wie vorstehend beschrieben sondern auf ein Einpress-Verbinden gerichtet. Ein Einpress-Bereich 154 zum Einpress-Verbinden weist eine Breite auf, die größer ist als der Durchmesser einer Durchgangsbohrung 14h. Einpress-Anschlüsse 150 werden in die Durchgangsbohrungen 14h in der gedruckten Leiterplatte 14 eingeführt, wodurch sie einen Kontaktdruck in den Einpress-Bereichen 154 verursachen. Die Einpress-Anschlüsse 150 und die gedruckte Leiterplatte 14 können durch Verursachen dieses Kontaktdrucks lötmittelfrei verbunden werden.
  • 11 und 12 sind schematische Darstellungen, die eine Einpress-Anschlussplatte 160 gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigen, das mit der Ausführungsform zu vergleichen ist. Eine in 12 gezeigte Mehrzahl von Einpress-Anschlussplatten 160 kann zusammen durch Stanzen einer Metallplatte mit einem Ausformwerkzeug ausgebildet werden, wie in 11 gezeigt. 13 und 14 sind schematische Darstellungen, die den Einpress-Anschluss 150 gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigen, das mit der Ausführungsform zu vergleichen ist.
  • Der Einpress-Anschluss 150, der einen Basisbereich 151, einen Rumpfbereich 153 und den Einpress-Bereich 154 aufweist, kann durch Abwinkeln der Einpress-Anschlussplatte 160 in eine L-Form erhalten werden, wie in 13 gezeigt. Wie in 14 gezeigt, kann alternativ ein Rumpfbereich 153b, der schmaler ist als der in 12 gezeigte Rumpfbereich 153, vorgesehen sein. Der Rumpfbereich 153b ist schmaler ausgeführt als der Einpress-Bereich 154, und es gibt keinen solchen verengten Bereich (keinen schmaleren Bereich) wie denjenigen zwischen dem Rumpfbereich 153 und dem Einpress-Bereich 154, die in 12 gezeigt sind.
  • 15 und 16 sind schematische Darstellungen, die Halbleitervorrichtungen 210 und 310 gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigen, das mit der Ausführungsform zu vergleichen ist. Die in 15 gezeigte Vorrichtung verwendet die Einpress-Anschlüsse 150 als externe Signalanschlüsse. Die in 16 gezeigte Vorrichtung verwendet die Einpress-Anschlüsse 150 als interne Signalanschlüsse.
  • 17 bis 21 sind schematische Darstellungen zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse 150 gemäß dem vergleichenden Beispiel, das mit der Ausführungsform zu vergleichen ist. Wenn die gedruckte Leiterplatte 14 zum Einpassen von dem in 17 gezeigten Zustand gepresst wird, werden die Einpress-Anschlüsse 150 in die Durchgangsbohrungen 14h eingeführt, während die Einpress-Bereiche 154 der Einpress-Anschlüsse 150 gequetscht werden, wie in 18 gezeigt. Die Einpress-Anschlüsse 150 werden in die Durchgangsbohrungen 14h eingeführt. Danach sind elektrische Verbindungen zwischen der gedruckten Leiterplatte 14 und den Einpress-Anschlüssen 150 durch die elastische Kraft der Einpress-Bereiche 154 hergestellt.
  • 20 und 21 sind schematische Darstellungen zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse 150 gemäß dem vergleichenden Beispiel. 20 und 21 zeigen einen Zustand, in welchem die Einpress-Anschlüsse 150 in die Durchgangsbohrungen 14h der gedruckten Leiterplatte 14 eingepasst sind, um elektrische Verbindungen herzustellen. 20 ist eine Draufsicht der gedruckten Leiterplatte 14 und 21 ist eine Seitenansicht der in 20 gezeigten gedruckten Leiterplatte 14.
  • Ein Fall, in welchem die Einpress-Anschlüsse 150 parallel zu der X-Richtung angeordnet sind, in welcher die Durchgangsbohrungen 14h angeordnet sind wie in dem in 20 und 21 gezeigten vergleichenden Beispiel wird erläutert. In diesem Fall sind Rückbildungs-Richtungen E, in welche sich die Einpress-Bereiche 154 jeweils von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, zueinander entlang der X-Richtung ausgerichtet. Durch die elastische Kraft (Rückbildungs-Kraft) der Einpress-Bereiche 154 wird ein Kontaktdruck an den Durchgangsbohrungen verursacht, in welche die Einpress-Anschlüsse 154 eingeführt sind. Wenn die Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 14h nah beieinander angeordnet ist, wird der Druck in Bereichen zwischen den Durchgangsbohrungen 14h in der gedruckten Leiterplatte 14 konzentriert. Um dieser Druckkonzentration ausreichend zu widerstehen, sollte jedes der benachbarten Paare der Einpress-Bereiche 154 und Paare der Durchgangsbohrungen 14h in der in 20 und 21 gezeigten Anordnung in gewissem Abstand voneinander entfernt angeordnet sein. Es gibt deshalb ein Problem, dass, wenn ein Benutzer, der die Halbleitervorrichtung 210 erworben hat, eine benutzerseitige Schaltungsplatine entwirft, die auf der Halbleitervorrichtung 210 anzubringen ist, die Reduzierung des Zwischenraums zwischen den Durchgangsbohrungen 14h in der benutzerseitigen Schaltungsplatine verhindert wird und die Verkleinerung der auf der Benutzerseite entworfenen Einheit verhindert wird.
  • Wie vorstehend beschrieben gibt es mit den Einpress-Anschlüssen zwei Probleme: (1) Die Druckkonzentration in den Bereichen der gedruckten Leiterplatte 14 um die Durchgangsbohrungen 14h, die mit den Einpress-Anschlüssen 150 Kontakt haben, und (2) das Verhindern der Reduzierung des Zwischenraums zwischen den Durchgangsbohrungen 14h.
  • Als ein Stand der Technik zum Lösen dieser Probleme kann eine Technik gemäß der WO 2014/132803 A1 verwendet werden, weil, wenn die Anordnungsrichtung der Durchgangsbohrungen 14h und die Längsrichtungen von Querschnitten des Einpress-Anschlusses 150 nicht parallel zueinander sind, Druck, der verursacht wird, wenn die Einpress-Anschlüsse 150 in die gedruckte Leiterplatte 14 eingeführt werden, reduziert werden kann.
  • Wenn der Einpress-Anschluss gemäß der WO 2014/132803 A1 angenommen wird, wird jedoch jeder Einpress-Anschluss 150 dadurch beansprucht, dass er verdreht wird. Übermäßige Beanspruchung wird dadurch im Vergleich zu dem Fall ausgeübt, in welchem der Einpress-Anschluss 150 nicht verdreht wird. Es gibt deshalb ein Problem, dass die Festigkeit des Einpress-Anschlusses 150 reduziert wird. Zum Beispiel ist in einem Fall, in welchem jeder Einpress-Anschluss wie in der Konstruktion gemäß der WO 2014/132803 A1 verdreht ist, ein Vorgang denkbar, in dem jeder Einpress-Anschluss 150 in ein Gehäuse eingeführt wird und ein Bereich am entfernten Ende des Einpress-Anschlusses 150 wird danach mit einer Verdrehvorrichtung oder dergleichen eingespannt und verdreht, sodass das entfernte Ende (Einpress-Bereich) in einem gewünschten Winkel steht. Auf diese Weise kann ein Ausarbeiten in den Einpress-Anschluss 150, der die Oberfläche des Einpress-Bereichs 154 in dem gewünschten Winkel ausgerichtet aufweist, durchgeführt werden. Der verengte Bereich wird jedoch durch das Verdrehen beansprucht, und es besteht eine Möglichkeit, dass der Einpress-Anschluss 150 zerbrochen oder in der Festigkeit reduziert wird.
  • Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • 1 und 2 sind schematische Darstellungen, die Einpress-Anschlussplatten 60 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Ein Verfahren zur Herstellung von Einpress-Anschlüssen 50 wird beschrieben. Ein flaches Teil 70 in einer in 1 gezeigten Form wird durch Stanzen einer Metallplatte mit einem Ausformwerkzeug ausgebildet. Eine in 2A gezeigte Einpress-Anschlussplatte 60 wird dadurch ausgebildet, dass sie von dem flachen Teil 70 getrennt wird.
  • 2A bis 2C sind entwickelte Draufsichten der Einpress-Anschlussplatten 60 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Basisbereich 51 weist eine längliche Form auf. Die Längsrichtung eines Rumpfbereichs 53 kreuzt die Längsrichtung des Basisbereichs 51. Die zwei Längsachsen dieser Bereiche bilden einen Winkel O. Wenn der Rumpfbereich 53 abgewinkelt ist, ist der Winkel, der zwischen der Längsrichtung des Basisbereichs 51 und einer Biegekante zwischen dem Basisbereich 51 und dem Rumpfbereich 53 gebildet wird, nicht 90°; die Biegekante ist schräg zu der Längsrichtung des Basisbereichs 51. In den Einpress-Anschlussplatten 60 ist der Basisbereich 51 ein „erster flacher Bereich“ in einer länglichen Form und der Rumpfbereich 53 ist ein „zweiter flacher Bereich“. Der zweite flache Bereich ist ein länglicher flacher Bereich, der mit einem Ende des ersten flachen Bereichs verbunden ist, sodass er ein flaches Teil in Verbindung mit dem ersten flachen Bereich bildet, wobei der zweite flache Bereich in der Längsrichtung des ersten flachen Bereichs geneigt ist. Ein Einpress-Bereich 54 ist an dem entfernten Ende des zweiten flachen Bereichs vorgesehen. Die in 2A bis 2C gezeigten Einpress-Anschlüsse 50 weisen Winkel O auf, die sich voneinander unterscheiden. Ausformwerkzeuge zum Ausstanzen der Einpress-Anschlussplatten 60, welche die gewünschten Winkel O aufweisen, wie in 2A bis 2C gezeigt, können durch Bestimmen der gewünschten Winkel O im Voraus entworfen werden.
  • Nachdem die Einpress-Anschlussplatte 60, die den gewünschten Winkel O aufweist, hergestellt ist, werden der Basisbereich 51 und der Rumpfbereich 53 der Einpress-Anschlussplatte 60 relativ zueinander abgewinkelt. Diese Bereiche werden so abgewinkelt, dass der Rumpfbereich 53 von dem Basisbereich 51 an dem Ende des Basisbereichs 51 ansteigt, und so dass eine Biegekante 52 schräg zu der Längsachse des Basisbereichs 51 ist. Der in 3 gezeigte Einpress-Anschluss 50 kann auf diese Weise ausgebildet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Einpress-Anschluss 50, der mit einem Ausformwerkzeug ausgestanzt ist, wie in 3 gezeigt, abgewinkelt, und der Einpress-Anschluss 50, der einen Winkel O zwischen der Längsrichtung des Basisbereichs 51 und der Biegekante 52 aufweist, der von 90° verschieden ist, kann dadurch erhalten werden, ohne verdreht zu werden. Es ist kein bestimmtes Verbindungsverfahren als ein Verfahren spezifiziert, um danach den Basisbereich 51 mit einem Schaltungssubstrat oder dergleichen zu verbinden. Ein Verbindungsverfahren, das zum Beispiel Löten oder Wire-Bonding einsetzt, kann verwendet werden.
  • 3A bis 3C sind schematische Darstellungen, die einen Einpress-Anschluss 50 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in 3A gezeigt, weist der Einpress-Anschluss 50 den Basisbereich 51 und den Rumpfbereich 53 auf. Zum Beispiel sind in einer nachfolgend mit Bezug auf 5 beschriebenen Halbleitervorrichtung 110 eine elektrische Schaltung (genauer eine elektrische Schaltung, die ein Halbleiterelement 32 wie einen IGBT, einen MOSFET oder eine Diode aufweist) auf einem Substrat 30, das in einem Gehäuse 12 enthalten ist, und der Basisbereich 51 zum Beispiel durch Wire-Bonding elektrisch miteinander verbunden. Der Rumpfbereich 53 ist durch bilden der Biegekante 52 zwischen dem Basisbereich 51 und dem Rumpfbereich 53 abgewinkelt, sodass er von dem Basisbereich 51 an dem Ende des Basisbereichs 51 ansteigt. Der Rumpfbereich 53 weist den Einpress-Bereich 54 an seinem entfernten Ende ausgebildet auf. Wie in 3A gezeigt, ist die Biegekante 52 relativ zu der Längsachse des Basisbereichs 51 geneigt. Der Einpress-Bereich 54 weist die Form eines elliptischen Rings mit einer zentralen Durchgangsbohrung auf. Der Einpress-Bereich 54 besteht aus einem Metall und ist elastisch. Wenn er pressgepasst wird, wird der Einpress-Bereich 54 in der Form eines elliptischen Rings elastisch verformt, sodass er sich in einer Richtung entlang der Ellipsennebenachse verengt. Der Einpress-Bereich 54 verengt sich dadurch und wird dünner. Ein Kontaktdruck wird in seinen Bereichen, die mit der gedruckten Leiterplatte 14 Kontakt haben, durch die elastische Kraft des Einpress-Bereichs 54 verursacht.
  • 3B und 3C zeigen Beispiele einer Reihe einer Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen 50. Wie in 3B und 3C gezeigt, sind Rückbildungs-Richtungen E, in welche sich die Einpress-Bereiche von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, voneinander abgewandt, sodass sie nicht zwischen jedem benachbarten Paar der Einpress-Anschlüsse 50 zueinander ausgerichtet sind. Genauer können die Rückbildungs-Richtungen E der Einpress-Bereiche 54 orthogonal zu der X-Achse eingerichtet sein, welche zu der Durchgangsbohrungsanordnungsrichtung korrespondiert, wie in 6 gezeigt. Dies ist gegensätzlich zu dem Fall des in 20 gezeigten vergleichenden Beispiels, in welchem die Rückbildungs-Richtungen E zueinander ausgerichtet sind.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die eine Halbleitervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 4 gezeigt, kann eine Halbleitervorrichtung vorgesehen sein, welche die Einpress-Anschlüsse 50 als externe Signalanschlüsse verwendet. Die Halbleitervorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12, eine Schaltungsplatine (nicht gezeigt), die in dem Gehäuse 12 angeordnet ist und auf der eine elektrische Schaltung ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen 50 auf, die in dem Gehäuse 12 angeordnet sind, wobei sie mit einem Abstand voneinander angeordnet sind. Das Gehäuse 12 kann eine Form eines Kastens oder eines Transfer-Gießharzes aufweisen. Die Einpress-Bereiche 54 der Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen 50 ragen aus dem Gehäuse 12 von einer oberen Oberfläche des Gehäuses 12 hervor.
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die eine Halbleitervorrichtung 110 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 5 gezeigt, kann eine Halbleitervorrichtung vorgesehen sein, welche die Einpress-Anschlüsse 50 als interne Signalanschlüsse verwendet. Die Halbleitervorrichtung 110 weist ein Gehäuse 12 (in dieser Vorrichtung in der Form eines Kastens), ein Substrat 30, welches in dem Gehäuse 12 angeordnet ist und auf welchem eine elektrische Schaltung ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen 50 auf, die in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei sie mit einem Abstand voneinander angeordnet sind. Die gedruckte Leiterplatte 14 weist eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen auf und ist über das Schaltungssubstrat gelegt, sodass die Einpress-Bereiche 54 der Mehrzahl von Einpress-Anschlüssen 50 jeweils in die Mehrzahl von Durchgangsbohrungen eingepasst sind. Hauptanschlüsse 24 sind elektrisch mit einer Schaltung verbunden, die auf der gedruckten Leiterplatte 14 ausgebildet ist, und sind aus dem Gehäuse 12 exponiert. Die gleiche Konstruktion wie diejenige der in dem vergleichenden Beispiel mit Bezug auf 8 gezeigten Halbleitervorrichtung kann vorgesehen sein. Das heißt, eine Konstruktion kann vorgesehen sein, in der eine aus Kupfer bestehende Basisplatte 16, Halbleiterelemente (Halbleiter-Chips) 32 und ein Substrat (isolierendes Substrat) 30 gestapelt sind und die Basisbereiche 51 der Einpress-Anschlüsse 50 und die Halbleiterelemente 32 durch Drähte 22 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • 6 und 7 sind schematische Darstellungen zum Erklären der Aktion der Einpress-Anschlüsse 50 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 und 7 zeigen einen Zustand, in welchem elektrische Verbindungen durch Einpassen der Einpress-Anschlüsse 50 in die Durchgangsbohrungen 14h der gedruckten Leiterplatte 14 hergestellt sind. 6 ist eine Draufsicht der gedruckten Leiterplatte 14 und 7 ist eine Seitenansicht der in 6 gezeigten gedruckten Leiterplatte 14. Wenn die gedruckte Leiterplatte 14 zum Einpassen gepresst wird, werden die Einpress-Anschlüsse 50 in die Durchgangsbohrungen 14h eingeführt, während die verbreiterten Einpress-Bereiche 54 der Einpress-Anschlüsse 50 gequetscht werden wie in dem mit Bezug auf das vergleichende Beispiel mit Bezug auf 17 bis 19 beschriebenen Fall. Dieser Einführvorgang in der vorliegenden Ausführungsform ist nicht dargestellt. Danach sind elektrische Verbindungen zwischen der gedruckten Leiterplatte 14 und den Einpress-Anschlüssen 50 durch die elastische Kraft der Einpress-Bereiche 54 hergestellt.
  • Kräfte werden auf die Kanten der Durchgangsbohrungen 14h durch die Rückbildungs-Kräfte der Einpress-Bereiche 54 ausgeübt, wenn die Einpress-Bereiche 54 sich zusammenziehen. Rückbildungs-Richtungen E, in welche sich die Einpress-Bereiche 54 von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, sind voneinander abgewandt, sodass sie nicht zwischen jedem benachbarten Paar der Einpress-Anschlüsse 50 zueinander ausgerichtet sind. Die Kontaktpunkte zwischen den Einpress-Bereichen 54 und den Durchgangsbohrungskanten können dadurch zwischen jedem Paar von Einpress-Anschlüssen 50 weiter voneinander entfernt vorgesehen werden, sodass die Kontaktpunkte nicht an einer Stelle konzentriert sind. Die durch das Einpressen auf die gedruckte Leiterplatte 14 ausgeübten Kräfte können somit verteilt werden.
  • Ein Verwenden der Einpress-Anschlüsse 50 stellt sicher, dass in der in 4 gezeigten Halbleitervorrichtung 10 der Zwischenraum zwischen den Einpress-Anschlüssen 50 im Vergleich mit dem in 15 gezeigten vergleichenden Beispiel reduziert werden kann. Ein Erhöhen der Dichte und eine nahe Anordnung von elektronischen Bauteilen auf einer benutzerseitigen Schaltungsplatine (gedruckte Leiterplatte), die auf der Halbleitervorrichtung 10 aufgebaut ist, kann dadurch erreicht werden.
  • Außerdem kann in der in 5 gezeigten Halbleitervorrichtung 110 der Anschlusszwischenraum im Vergleich mit dem in 16 gezeigten vergleichenden Beispiel durch Verwenden der Einpress-Anschlüsse 50 reduziert werden. Als ein Ergebnis kann eine Erhöhung der Dichte und eine nahe Anordnung von elektronischen Bauteilen in der Halbleitervorrichtung 110 erreicht werden, und die Halbleitervorrichtung 110 selbst kann verkleinert werden oder eine Fläche zur Montage von elektronischen Teilen kann vergrößert werden.
  • Beim Verbinden durch Einpressen werden die Einpress-Bereiche 54 durch Pressen der gedruckten Leiterplatte 14 von oberhalb der Einpress-Anschlüsse 50 in die Durchgangsbohrungen 14h eingeführt, wodurch Verbindungen erzielt werden. Zu der Zeit des Einführens werden Beanspruchungen in der gedruckten Leiterplatte 14 und den Einpress-Bereichen 54 verursacht. Wegen des Risikos des Brechens der Einpress-Bereiche 54 ist es wünschenswert, übermäßige Beanspruchungen in den Einpress-Anschlüssen 50 vor dem Einführen zu minimieren. Diesbezüglich können in der vorliegenden Ausführungsform Beanspruchungen, die in den Einpress-Anschlüssen 50 verursacht werden, wenn die Einpress-Bereiche 54 in einem Winkel O vorgesehen sind, durch Auswählen einer Form, wie in 1 gezeigt, als eine von der Metallplatte ausgestanzte Form reduziert werden.
  • Außerdem kann in der Ausführungsform ein Einstellen auf den Winkel O dadurch erreicht werden, dass die Einpress-Anschlussplatten 60 abgewinkelt werden, deshalb besteht keine Notwendigkeit für den Schritt des Verdrehens der Einpress-Anschlüsse 50, und die Anzahl von Arbeitsprozessschritten kann im Vergleich mit dem Fall, in welchem die Einpress-Anschlüsse 50 gemäß der WO 2014/132803 A1 verwendet werden, reduziert werden.
  • Die Halbleiterelemente 32, die in den elektrischen Schaltungen in den Halbleitervorrichtungen 10 und 110 enthalten sind, können aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet sein. Insbesondere kann ein anderer Halbleiter mit breiter Bandlücke als Silizium als das Material der Halbleiterelemente 32 verwendet werden. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke umfasst SiC, GaN oder Diamant. Allgemein weist ein solcher Halbleiter mit breiter Bandlücke den Vorteil auf, dass er in der Lage ist, bei einer hohen Temperatur verwendet zu werden.
  • Eine Leistungswandlungsvorrichtung, die mindestens eine der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtungen 10 und 110 aufweist, kann zur Verfügung gestellt werden. Konkrete Beispiele der Leistungswandlungsvorrichtung sind ein Inverter, ein Konverter, ein Servo-Verstärker und eine Leistungsversorgungseinheit. Somit kann der Anschlusszwischenraum der Halbleitervorrichtung reduziert werden und die Halbleitervorrichtung selbst kann verkleinert werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Einheit verkleinert wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Einpress-Anschluss dadurch ausgebildet, dass der Basisbereich und der Rumpfbereich relativ zueinander abgewinkelt werden, während die Biegekante dazwischen geneigt wird, sodass eine Oberfläche des Einpress-Bereichs in einem gewünschten Winkel ausgerichtet werden kann, ohne den Anschluss zu verdrehen. Der Einpress-Anschluss, der eine verbesserte Festigkeit aufweist, wird somit bereitgestellt.
  • Zusammengefasst weist eine Halbleitervorrichtung ein Gehäuse, ein Schaltungssubstrat, das in dem Gehäuse angeordnet ist und eine elektrische Schaltung darauf ausgebildet aufweist, und eine Mehrzahl von Anschlüssen auf, die in dem Gehäuse mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jeder Anschluss einen Basisbereich, der elektrisch mit der elektrischen Schaltung in dem Gehäuse verbunden ist, und einen Rumpfbereich aufweist, der durch Bilden einer Biegekante zwischen dem Basisbereich und dem Rumpfbereich so abgewinkelt ist, dass er von dem Basisbereich an dem Ende des Basisbereichs ansteigt, wobei der Rumpfbereich einen Einpress-Bereich an seinem entfernten Ende ausgebildet aufweist, wobei die Biegekante relativ zu einer Längsachse des Basisbereichs geneigt ist, und wobei Rückbildungs-Richtungen, in welche sich die Einpress-Bereiche von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, zwischen jedem benachbarten Paar der Anschlüsse voneinander abgewandt sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitervorrichtung
    12
    Gehäuse
    14
    gedruckte Leiterplatte
    14h
    Durchgangsbohrung
    16
    Basisplatte
    22
    Draht
    24
    Hauptanschluss
    30
    Substrat
    32
    Halbleiterelement
    50
    Einpress-Anschluss
    51
    Basisbereich
    52
    Biegekante
    53
    Rumpfbereich
    54
    Einpress-Bereich
    60
    Einpress-Anschlussplatte
    70
    flaches Teil
    110
    Halbleitervorrichtung
    150
    Einpress-Anschluss
    151
    Basisbereich
    153
    Rumpfbereich
    153b
    Rumpfbereich
    154
    Einpress-Bereich
    160
    Einpress-Anschlussplatte
    210
    Halbleitervorrichtung
    250
    Lötanschluss
    310
    Halbleitervorrichtung
    E
    Rückbildungs-Richtung

Claims (5)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Gehäuse (12); ein Schaltungssubstrat (30), das in dem Gehäuse (12) angeordnet ist und eine elektrische Schaltung darauf ausgebildet aufweist; und eine Mehrzahl von Anschlüssen (50), die mit einem Abstand voneinander in dem Gehäuse (12) angeordnet sind, wobei jeder Anschluss aufweist: einen Basisbereich (51), der elektrisch mit der elektrischen Schaltung in dem Gehäuse (12) verbunden ist; und einen Rumpfbereich (53), der dadurch abgewinkelt ist, dass eine Biegekante (52) zwischen dem Basisbereich (51) und dem Rumpfbereich (53) so ausgebildet ist, dass der Rumpfbereich (53) von dem Basisbereich (51) an dem Ende des Basisbereichs (51) ansteigt, wobei der Rumpfbereich (53) einen Einpress-Bereich (54) an seinem entfernten Ende ausgebildet aufweist, wobei die Biegekante (52) schräg zu einer Längsachse des Basisbereichs (51) ist, und wobei Rückbildungs-Richtungen, in welche sich die Einpress-Bereiche (54) von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, zwischen jedem benachbarten Paar der Anschlüsse (50) voneinander abgewandt sind.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter aufweisend: ein anderes Substrat, das eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen aufweist und über das Schaltungssubstrat (30) gelegt ist, sodass die Einpress-Bereiche (54) der Mehrzahl von Anschlüssen (50) jeweils in die Mehrzahl von Durchgangsbohrungen eingepasst sind; und einen Hauptanschluss (24), der elektrisch mit einer auf dem anderen Substrat ausgebildeten Schaltung verbunden ist und aus dem Gehäuse (12) exponiert ist.
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Einpress-Bereiche (54) der Mehrzahl von Anschlüssen (50) aus dem Gehäuse (12) von einer oberen Oberfläche des Gehäuses (12) hervorragen.
  4. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Schaltung ein Halbleiterelement (32) aufweist, und wobei das Halbleiterelement (32) aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildet ist.
  5. Leistungswandlungsvorrichtung, die mindestens eine Halbleitervorrichtung aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung aufweist: ein Gehäuse (12); ein Schaltungssubstrat (30), das in dem Gehäuse (12) angeordnet ist und eine elektrische Schaltung darauf ausgebildet aufweist; und eine Mehrzahl von Anschlüssen (50), die mit einem Abstand voneinander in dem Gehäuse (12) angeordnet sind, wobei jeder Anschluss aufweist: einen Basisbereich (51), der elektrisch mit der elektrischen Schaltung in dem Gehäuse (12) verbunden ist; und einen Rumpfbereich (53), der dadurch abgewinkelt ist, dass eine Biegekante (52) zwischen dem Basisbereich (51) und dem Rumpfbereich (53) so ausgebildet ist, dass der Rumpfbereich (53) von dem Basisbereich (51) an dem Ende des Basisbereichs (51) ansteigt, wobei der Rumpfbereich (53) einen Einpress-Bereich (54) an seinem entfernten Ende ausgebildet aufweist, wobei die Biegekante (52) schräg zu einer Längsachse des Basisbereichs (51) ist, und wobei Rückbildungs-Richtungen, in welche sich die Einpress-Bereiche (54) von ihrem durch das Einpressen verursachten Zusammenziehen zurückformen, zwischen jedem benachbarten Paar der Anschlüsse (50) voneinander abgewandt sind.
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